EPON与GPON的比较

EPON与GPON的比较一、EPON的技术标准、EPON与GPON比较随着宽带业务的飞速发展，IPTV等新型宽带业务逐渐被大家所重视和期待，这些宽带业务的大规模应用无疑离不开宽带接入网技术的支持。作为向FTTH过渡的一种宽带光接入技术，PON从它一被提出就得到了市场极大的关注。目前市场上主流的PON技术以及标准化情况如表1所示。1.1EPON技术的标准化EPON技术首先是由IEEE802.3ah项目组，即EFM（EthernetinFirstMile，第一英里以太网）提出并进行标准化，EFM的主要目标是为了推动以太网技术在用户接入网络中的应用。该标准是对IEEE802.3标准的增补，并尽可能的沿用IEEE802.3原有的MAC子层、MAC控制子层以及相关的各物理子层。另外，该标准还包括了网络操作、管理和维护（OAM）机制的内容，以便于网络的运维和故障处理。EFM定义了两种EPON接口，即1000BASE-PX10和1000BASE-PX20，两种接口的基本特性见表2。1000BASE-PX20-D可以和1000BASE-PX10-U互通，以支持从10km的P2MP网络升级到20km的网络的需求。EFM同时也给出了EPON支持的点到多点（P2MP）的拓扑结构，它可通过单一splitter拓扑、树型结构拓扑以及混合介质拓扑这三种方式实现，分别如图1、图2和图3所示。其中混合介质拓扑方式结合了点到点（P2P）、P2MP的光连接和铜线链接。图1单一Splitter拓扑结构图2树型拓扑结构注1：CO：中心局；ONU：光网络单元；Sub：用户驻地设备；OLT：光线路终端注2：1000BASE-BX、1000BASE-LX、100BASE-BX、100BASE-LX、2BASE-TL以及10PASS-TS参见IEEEStd802.3ah中的相关规定。图3混合介质拓扑结构EPON在国内的通信行业标准主要由CCSA的TC6（传送网与接入网技术委员会）的接入网工作组负责起草。EPON的技术要求于2003年3月立项，目前处于征求意见阶段。EPON的测试方法则是在2005年1月立项，预计在2006年初完成标准化工作。国内的EPON标准草案主要参考了IEEEStd802.3ah-2004对EPON系统的PMD子层、RS子层、OAM子层和MPCP协议等内容的要求，并结合了国内的实际应用需求对相关内容进行了修改，同时还增加了对EPON系统的业务能力、业务接口类型、系统功能和网管等方面的规范。1.2EPON的特点图1所示为EPON系统示意图。可以看出，EPON接入系统具有如下特点：1、局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；2、EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；3、采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；4、上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；5、点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资；6、EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。由上可以看出，EPON光接入系统具有网络部署快速灵活，多业务、高性能接入，性能价格比高的优点。1.3GPON与EPON技术的比较表1对EPON和GPON两种千兆比无源光网络技术的主要参数进行了比较，为更加全面，同时也将BPON列入其中。注：该带宽是根据不同大小的IP包分布模型算出的平均值，仅供参考针对GPON和EPON技术的不同特点，可以对这两种技术做出以下分析。1．GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，上行不一定要支持1Gbit以上的速率，因此与EPON只能支持对称1Gbit的单一速率相比，GPON在光器件的选择上余度更大，从而可降低成本。2.EPON只支持ClassA和B的ODN等级，而GPON可支持ClassA、B和C，因此GPON可支持高达128的分路比和长达20km的传输距离。3.单从协议上比较，因为EPON标准是以802.3体系结构为基础，因此与GPON标准相比其协议分层更简单，系统实现更容易。更鉴于目前以太网芯片的成熟性，其系统成本更低。4.ITU在制定GPON标准过程中沿用了APON标准G.983的很多概念，与EFM制定的EPON标准相比其标准更完善。但由于其增加了TC子层，因此也相应增加了一定的开销，这在一定程度上违背了希望能够借助Ethernet技术简单、经济的特点这一初衷。因此规定一个高效率的TC层机制将成为ITU在制定GPON标准中的一个关键。5.GPON标准规定TC子层可以采用ATM和GFP两种封装方式，其中GFP封装方式适于承载IP/PPP等基于包的高层协议，但对于为了支持ATM业务而定义的ATM封装方式在以Ethernet为基础的GPON系统中是否合适，还有待商榷。6.在Ethernet上承载TDM业务的技术并不成熟，很难满足电信级的QoS要求。因此EPON为了能够承载TDM业务和话音业务必须设计新的MAC机制并增加新的软硬件。而GPON由于其设计的TC子层结构和ATM封装方式，并采用了125us的帧长及定时机制，能够比较容易的支持TDM业务和话音业务二、采用GEPON系统FTTH多业务综合接入优势1、GEPON系统多业务综合接入网络结构GEPON系统典型多业务综合接入模型如上图所示：在运营商边缘机房或者小区中心机房部署光线路终端（OLT：OpticalLineTerminal）设备MSC，通过GE接口上联宽带互联网络，为用户提供宽带业务；通过E1V5接口上联运营商PSTN网络，为用户提供传统语音电话业务。我们公司的GEPON系统暂时还不提供E1V5接口。向下通过MSC设备的PON接口利用单芯光纤连接无源分光器，并最终连接放置于楼道单元的光网络单元（ONU：OpticalNetworkUnit）设备MSTB或者位于用户家中的ONU设备MSTH，为用户提供宽带、电话、E1透传业务等业务的接入。2、FTTH进行宽带和电话综合接入优势2.1开放式的网络体系FTTH网络是开放式的网络体系，支持多运营商平等接入。2.2多业务支持，高带宽GEPON网络系统可以提供高达1.25G的传输骨干带宽，在1：32分光比情况下可以支持远达20KM的传输距离，中间为无源网络，平均每户高达30M带宽，但用户最高可达1000M使用带宽。系统可以支持语音、宽带等多种业务的接入。2.3简化小区布线系统FTTH网络采用光纤直接到用户家庭，避免了小区内部、楼间和楼内复杂的综合线路2.4提高光纤利用率FTTH无源光网络采用树形拓扑结构，利用无源分光器扇出点到多点的结构，支持多级分光，可以在用户最近处进行线路再分配，提高主干光纤利用率，降低光纤需求。2.5降低网络建设成本FTTH网络采用无源光网络结构，局端设备OLT和用户端设备ONU由无源器件连接，系统造价低廉。无源器件部署方便，可以放置在露天标竿、室外机箱甚至地埋等方式，降低系统运行环境要求，减少机房建设成本和电源供应限制和能源损耗。采用FTTH网络可以避免传统以太网交换机解决方案中的以太网交换机层级级联,降低网络的复杂度和设备投资。2.6快速故障定位与解决FTTH网络结构简单，故障定位简单快速；广泛采用无源器件，减少网络有源故障点，降低故障级数，提高故障解决速度（参见上图）。2.7降低网络运营成本FTTH网络提供完善的网络管理系统可以方便快捷地进行业务的开通/关闭，故障的检测和定位。无源光网络勿需电源供应，可以节省供电成本；还可以节省机房空间、租借费用以及空调等设备的能耗。三、GEPON的应用3.1EPON在广电网络的应用。3.1.1CMTS与EPON比较中国广播电视网络经过多年的建设，目前有1.3亿户有线电视用户，光纤有线电视网络（HybridFiberCoaxialNetwork：HFC）已经得到了广泛的普及。许多城市实现了部分网络的双向化改造，通过CableModem实现宽带数据接入。前几年，由于可选技术的局限，CMTS技术在网络改造中发挥着重要的作用，随着GEPON技术的成熟，现阶段GEPON与CMTS已成为广电双向网络改造的两种主流技术。CMTS：CMTS有一定的技术优势：标准成熟，能够有效利用广电现有HFC网络进行双向改造，适合稀疏模式，覆盖范围大。但CMTS本身的技术特点，面对下一代网络建设存在诸多的瓶颈：1、上行噪声汇聚难题：上行噪声是运营商普遍面临的问题，尤其在小于65MHz的低频带。整个HFC网络像一套巨大的接收天线，电子马达、雷电、短波广播甚至太阳黑子以及用户家中终端盒等等噪声在光节点汇聚，降低了通信质量。尤其对视频或IP话音等实时业务，噪声干扰将引起数据传输延时和抖动，造成视频图象失真或话音不连续。CMTS组网方案图2、单位带宽成本太高：CMTS下行带宽为38Mbit/s。短期内如果仅作为互动电视的回传通道、宽带接入，每个信道覆盖1000户，按20％的接入率服务于200户，再考虑共享和非同时在线，用户网速可以达到200K～1M。但系统如果开展IPTV、VOD等流媒体服务，每个用户都需要长时间占用网络、大流量吞吐数据，每个信道最多只能服务40个并发用户，单位成本就非常高了，日后还将面临庞大的系统扩容成本。从发展的眼光看，CMTS技术难以适应广电网络开展视频、数据、语音等多业务的需求。GEPON：宽带应用的大面积普及，推动着网络技术的发展，尤其是目前VoIP、ITPV、在线游戏等新业务对网络带宽提出了新的挑战。从长远来看，现有的接入技术已经无法满足这种高带宽需求，GEPON技术作为一种可以满足未来需求的宽带接入技术受到业界广泛的关注。GEPON组网方案图一个典型的GEPON系统由OLT、ONU以及由分光器、光纤组成的OND网络构成，采用点对多点的无源光网络结构，有效节约了局侧端口。支持10/20km的传输半径。由于OND网络不含有源设备，无需建设户外机房，具有故障少、抗干扰能力强、维护简便等特点，因而大大降低网络的建设与运维成本。GEPON系统具备上下对称1.25G的带宽，足以支撑目前及未来各种宽带业务对网络带宽的需求。光纤作为传输高速率、大容量、多业务的最佳媒质，目前光缆的价格和寿命已经远优于电缆，并且设备的适应性和带宽扩展性更是电缆不可及，FTTX技术的成熟和需求的增长为广电系统提供了新的发展契机，广电在光纤网络资源和入户线路资源方面占有很大优势，选择FTTX技术来发展双向网络已越来越多的被证实和采用。目前实现FTTX的最佳方案是EPON技术，EPON作为一种新兴的接入网技术，非常适合光纤接入网络（FTTB/FTTH）建设，同时EPON点到多点的网络结构也类似广电网络结构；EPON网络不但可以独立组网，实现基于IP的数据、话音和视频业务，还可以通过WDM技术在同一个光网络中实现1550波长的有线节目传输；通过EPON系统可以将HFC系统升级改造为一个全交换的网络平台，使HFC网络真正成为三网合一的网络。l光纤到楼（FTTB）符合广电网络实际：针对广电网络系统的特点，FTTB比较符合目前双向网络的实际，在主要的分前端机房部署OLT设备，可以覆盖和连接周边10-20公里内的用户；ONU根据光纤的情况进行部署，可以放在楼头或单元，ONU后面通过CABIE-LAN方式使用同轴电缆入户，通过该